JP5258343B2 - Semiconductor device and semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Description

本発明は、基板に積層して実装された半導体集積回路間における近距離非接触通信技術に関し、例えばSIP(システム・イン・パッケージ)のようなモジュール化された半導体装置、更にはその半導体装置に適用される無線通信インタフェース機能を備えた半導体集積回路などに適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a short-range non-contact communication technology between semiconductor integrated circuits stacked and mounted on a substrate. For example, a modularized semiconductor device such as a SIP (system in package), and further to the semiconductor device The present invention relates to a technology that is effective when applied to a semiconductor integrated circuit having a wireless communication interface function.

半導体集積回路は、微細加工技術の進化とともに、より多くのトランジスタを1チップ(半導体基板)に集積することで性能向上を図ってきた。しかしながら、微細化の限界や、最先端プロセスの利用コストの増大などの影響で、これまでのような1チップへの集積化を進めることが必ずしも最適解ではなくなる。そこで、複数の半導体集積回路を積層することによる3次元方向の集積が有望な技術となる。3次元集積(3D集積又は3D積層とも称する)により性能向上を実現するためには、積層される半導体集積回路間で高速大容量の通信を行うための仕組みが必要となる。また、それに伴う電力もプロセッサの消費電力等に対して無視できないレベルとなる。そのため、半導体集積回路間の高速大容量通信、および、それを低電力で行うための技術が、半導体集積回路の3D積層を行う際の重点技術となる。   With the progress of microfabrication technology, the performance of semiconductor integrated circuits has been improved by integrating more transistors on one chip (semiconductor substrate). However, due to the limitations of miniaturization and the increase in the cost of using cutting-edge processes, it is not always the optimal solution to proceed with integration on a single chip. Therefore, three-dimensional integration by stacking a plurality of semiconductor integrated circuits is a promising technology. In order to improve performance by three-dimensional integration (also referred to as 3D integration or 3D stacking), a mechanism for performing high-speed and large-capacity communication between stacked semiconductor integrated circuits is required. Further, the power accompanying it is at a level that cannot be ignored with respect to the power consumption of the processor. For this reason, high-speed and large-capacity communication between semiconductor integrated circuits and a technique for performing it with low power are important techniques when performing 3D stacking of semiconductor integrated circuits.

積層された半導体集積回路のための通信方式としては、有線方式、無線方式が検討されている。有線方式としては、半導体集積回路の基板シリコンにビア(穴)をあける方法や、ワイヤボンディングを行う方式が考えられるが、前者は基板シリコンにビアをあけるため製造プロセスに負荷がかかり使用できるシーンが限られ、後者は配線が長くなり性能や電力面で3D積層の効果が低くなる。通信を無線で行う方式は、それらの問題のため上記の有線方式が使用できないシーンでも有効な方式として期待される。   Wired systems and wireless systems are being studied as communication systems for stacked semiconductor integrated circuits. As a wired method, there are a method of making a via (hole) in the substrate silicon of a semiconductor integrated circuit and a method of wire bonding, but the former has a scene that can be used due to a load on the manufacturing process because a via is made in the substrate silicon. In the latter case, the wiring becomes longer and the effect of 3D stacking becomes lower in terms of performance and power. The method of performing communication wirelessly is expected to be an effective method even in scenes where the above wired method cannot be used due to these problems.

携帯電話と基地局間の通信や、無線LANなどで用いられる一般的な無線通信では、送信側はデータに何らかの変調操作を行った後にデータを送信し、受信側LSIは送信データレートに対して十分速いレートのサンプリングを行い、そのデータに演算処理をおこない送信データを再生する。しかしながら、この方法は演算量や消費電力が大きくなり、受信側がデータを得るまでの時間も長くなる。そのため、通信距離が遠く通信にコストをかけることが許される応用シーンではよいが、積層された半導体集積回路間の通信という極近距離の通信にはオーバーヘッドが大きすぎて適さない。   In communication between a mobile phone and a base station, or in general wireless communication used in wireless LAN, the transmitting side sends data after performing some modulation operation on the data. Sampling at a sufficiently fast rate is performed, and the data is subjected to arithmetic processing to reproduce the transmission data. However, this method increases the amount of calculation and power consumption, and increases the time until the receiving side obtains data. Therefore, although it may be an application scene where communication distance is long and communication is allowed to be costly, overhead is too large for communication between extremely short distances such as communication between stacked semiconductor integrated circuits.

特許文献1乃至4には3D積層された半導体集積回路間のような近距離の通信に適してオーバーヘッドの少ない無線通信技術について記載がある。   Patent Documents 1 to 4 describe a wireless communication technique with low overhead suitable for short-distance communication between 3D stacked semiconductor integrated circuits.

また、3D積層された半導体集積回路間の通信の場合には、個々の半導体集積回路に製造ばらつきがあり、温度や動作電源電圧等の動作条件の相違による影響設けるので、通信動作のタイミング調整を可能にしておくことが得策と考えられる。特許文献5には、有線通信ではあるが、受信側に伝送路特性を補正する構成を採用した技術が記載されている。   In addition, in the case of communication between 3D stacked semiconductor integrated circuits, there are manufacturing variations in individual semiconductor integrated circuits, which are affected by differences in operating conditions such as temperature and operating power supply voltage. It is considered a good idea to make it possible. Patent Document 5 describes a technique that employs a configuration that corrects transmission path characteristics on the reception side, although it is wired communication.

特開2005−228981号公報JP 2005-228981 A 特開2006−50354号公報JP 2006-50354 A 特開2006−173415号公報JP 2006-173415 A 特開2006−173986号公報JP 2006-173986 A 特開2002−223204号公報JP 2002-223204 A

本発明者は、3D積層された半導体集積回路間の近距離通信におけるタイミング調整について検討した。第1に、特許文献5に記載のように受信側において伝送路特性を補正する場合、全2重のような双方向通信では送受信を行うそれぞれの無線通信インタフェース回路がタイミング調整機能を備えなければならず、タイミング調整のための回路規模が全体的に大きくなってしまうことが明らかにされた。   The inventor examined timing adjustment in short-range communication between 3D stacked semiconductor integrated circuits. First, when correcting the transmission path characteristics on the receiving side as described in Patent Document 5, each wireless communication interface circuit that performs transmission / reception in bi-directional communication such as full duplex must have a timing adjustment function. In other words, it has been clarified that the circuit scale for timing adjustment is increased as a whole.

第2に、無線LANなどで用いられる無線通信のように、送信データレートに対して十分速いレートのサンプリングを行って送信データを再生する通信方式ではなく、単純に送信側から送られたデータを、受信側がその送信タイミングに合せて取り込む方式では、送受信データの送受信タイミングに対して非常に高精度なタイミング調整が必要とされることが明らかにされた。すなわち、送信側から送られたデータを、受信側がその送信タイミングに合せて取り込む方式においては、受信側の半導体集積回路が送信側から送られたデータを適切なタイミングで取り込むことが必須であり、例えば、3D積層された半導体集積回路間での誘導結合によるデータ通信では、送信コイルに電流を流したタイミングに合せて、受信回路でデータを取り込む必要がある。要するに、送信タイミングを規定するクロック信号も送信データと共に送信され、受信側では受信クロックに同期してデータの受信を行わなければならない。3D積層された半導体集積回路間の近距離通信では半導体集積回路間の製造ばらつきや動作条件の相違が直接通信タイミングに影響を与える。この点で高精度なタイミング調整が必要になる。上記何れの特許文献においても3D積層された半導体集積回路間の近距離通信においてそのような高精度なタイミング調整が必要になるとの着眼は示されていない。   Secondly, it is not a communication method that reproduces transmission data by sampling at a sufficiently high rate with respect to the transmission data rate as in wireless communication used in a wireless LAN or the like, but simply sends data sent from the transmission side. It has been clarified that the method in which the receiving side captures in accordance with the transmission timing requires a highly accurate timing adjustment with respect to the transmission / reception timing of the transmission / reception data. That is, in the method in which the data sent from the transmission side is captured by the reception side in accordance with the transmission timing, it is essential for the semiconductor integrated circuit on the reception side to capture the data transmitted from the transmission side at an appropriate timing, For example, in data communication by inductive coupling between 3D stacked semiconductor integrated circuits, it is necessary to capture data in the receiving circuit in accordance with the timing of current flowing through the transmitting coil. In short, the clock signal that defines the transmission timing is also transmitted together with the transmission data, and the reception side must receive the data in synchronization with the reception clock. In short-range communication between 3D stacked semiconductor integrated circuits, manufacturing variations between semiconductor integrated circuits and differences in operating conditions directly affect communication timing. In this respect, highly accurate timing adjustment is required. In any of the above-mentioned patent documents, there is no indication that such highly accurate timing adjustment is required in short-range communication between 3D stacked semiconductor integrated circuits.

本発明の目的は、積層された半導体集積回路間の近距離通信における通信タイミングを調整する回路の全体的な規模を縮小することができる半導体装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing the overall scale of a circuit for adjusting communication timing in short-range communication between stacked semiconductor integrated circuits.

本発明の別の目的は、積層された半導体集積回路間の近距離通信における通信タイミングを高精度に調整することができる半導体装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of adjusting communication timing in short-range communication between stacked semiconductor integrated circuits with high accuracy.

本発明の更に別の目的は、積層された半導体集積回路間の近距離通信における通信タイミングを高精度に調整することができる半導体装置の実現に資することができる半導体集積回路を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that can contribute to the realization of a semiconductor device that can adjust the communication timing in short-range communication between stacked semiconductor integrated circuits with high accuracy. .

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.

すなわち、積層され相互に無線通信が可能な一対の半導体集積回路を含む半導体装置において、前記半導体集積回路は、送信タイミングを規定するクロック信号と共に送信データを無線により送信し且つ無線による送信タイミングが調整可能にされる送信回路と、無線により受信したクロック信号に同期してデータを受信すると共に無線による受信タイミングが調整可能にされる受信回路と、前記送信回路から送信したデータに応答して別の半導体集積回路から返されて前記受信回路で受信したデータの正否に基づき前記送信回路と受信回路のタイミング調整を行う制御回路とを有する。   That is, in a semiconductor device including a pair of stacked semiconductor integrated circuits capable of wireless communication with each other, the semiconductor integrated circuit transmits transmission data wirelessly together with a clock signal that defines transmission timing, and the wireless transmission timing is adjusted. A transmission circuit that is enabled, a reception circuit that is configured to receive data in synchronization with a clock signal received wirelessly, and that is capable of adjusting a wireless reception timing; and another circuit that is responsive to the data transmitted from the transmission circuit. And a control circuit that adjusts the timing of the transmission circuit and the reception circuit based on whether the data returned from the semiconductor integrated circuit and received by the reception circuit is correct.

上記より、一つの半導体集積回路が有する制御回路によって、他の半導体集積回路間の無線通信インタフェース回路を経由して戻される無線通信ループにおける通信タイミングを調整することができる。双方の半導体集積回路の受信側で別々にタイミング調整を行う場合に比べて回路規模の縮小を実現することが可能になる。   As described above, the control timing of one semiconductor integrated circuit can adjust the communication timing in the wireless communication loop returned via the wireless communication interface circuit between the other semiconductor integrated circuits. The circuit scale can be reduced as compared with the case where the timing adjustment is separately performed on the receiving side of both semiconductor integrated circuits.

また、送信クロック信号と送信データの送信タイミング、受信クロックのタイミング及びデータ受信タイミングを調整可能であるから、個々の半導体集積回路における製造バラツキ等にミスマッチがあっても、半導体集積回路間の近距離通信における通信タイミングを高精度に調整することができる。   In addition, since the transmission clock signal and transmission data transmission timing, reception clock timing and data reception timing can be adjusted, even if there is a mismatch in manufacturing variations in individual semiconductor integrated circuits, the short distance between the semiconductor integrated circuits Communication timing in communication can be adjusted with high accuracy.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、積層された半導体集積回路間の近距離通信における通信タイミングを調整する回路の規模を半導体装置の全体において縮小することができる。   In other words, the scale of the circuit for adjusting the communication timing in the near field communication between the stacked semiconductor integrated circuits can be reduced in the entire semiconductor device.

また、積層された半導体集積回路間の近距離通信における通信タイミングを高精度に調整することができる。   In addition, the communication timing in the short-range communication between the stacked semiconductor integrated circuits can be adjusted with high accuracy.

1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
1. First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. Reference numerals in the drawings referred to in parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.

〔1〕本発明に係る半導体装置は、積層され相互に無線通信が可能な一対の半導体集積回路を含む。前記半導体集積回路は、送信データを無線により送信する共に書き換え可能に設定される制御データに基づいて無線による送信タイミングが調整可能にされる送信回路と、無線によりデータを受信すると共に書き換え可能に設定される制御データに基づいて無線による受信タイミングが調整可能にされる受信回路と、前記送信回路から送信したデータに応答して別の半導体集積回路から返されて前記受信回路で受信したデータの正否に基づき前記送信回路と受信回路のタイミング調整を行う制御回路と、を有する。   [1] A semiconductor device according to the present invention includes a pair of semiconductor integrated circuits that are stacked and capable of wireless communication with each other. The semiconductor integrated circuit is configured to transmit transmission data wirelessly and set a wireless transmission timing that can be adjusted based on control data set to be rewritable, and to receive data wirelessly and to be rewritable A receiving circuit whose wireless reception timing can be adjusted based on the control data to be received, and whether the data received by the receiving circuit returned from another semiconductor integrated circuit in response to the data transmitted from the transmitting circuit is correct And a control circuit for adjusting the timing of the transmission circuit and the reception circuit.

上記より、一つの半導体集積回路が有する制御回路によって、他の半導体集積回路間の無線通信インタフェース回路を経由して戻される無線通信ループにおける通信タイミングを調整することができる。双方の半導体集積回路の受信側で別々にタイミング調整を行う場合に比べて回路規模の縮小を実現することが可能になる。   As described above, the control timing of one semiconductor integrated circuit can adjust the communication timing in the wireless communication loop returned via the wireless communication interface circuit between the other semiconductor integrated circuits. The circuit scale can be reduced as compared with the case where the timing adjustment is separately performed on the receiving side of both semiconductor integrated circuits.

〔2〕項1の半導体装置において、前記送信回路は、例えば送信クロック信号と共に当該クロック信号に同期してデータを送信し、可変遅延回路に設定される制御データの値に従って、前記送信クロック信号及びデータの送信タイミングが調整される。前記受信回路は、例えばクロック信号を受信すると共に受信したクロック信号に同期してデータを受信し、可変遅延回路に設定される制御データの値に従って受信クロックによるデータ受信タイミングが調整される。   [2] In the semiconductor device of [1], the transmission circuit transmits data in synchronization with the clock signal together with, for example, a transmission clock signal, and the transmission clock signal and the transmission clock signal according to the value of the control data set in the variable delay circuit Data transmission timing is adjusted. The receiving circuit receives, for example, a clock signal and receives data in synchronization with the received clock signal, and the data reception timing by the receiving clock is adjusted according to the value of the control data set in the variable delay circuit.

上記より、送信クロック信号及び送信データの送信タイミング、受信クロックのタイミング及びデータ受信タイミングを調整可能であるから、個々の半導体集積回路における製造バラツキ等にミスマッチがあっても、温度や電源電圧等の動作条件は変化しても、半導体集積回路間の近距離通信における通信タイミングを高精度に調整することができる。   From the above, the transmission timing of the transmission clock signal and transmission data, the timing of the reception clock, and the data reception timing can be adjusted, so even if there is a mismatch in manufacturing variations in individual semiconductor integrated circuits, the temperature, power supply voltage, etc. Even if the operating conditions change, the communication timing in the short-range communication between the semiconductor integrated circuits can be adjusted with high accuracy.

〔3〕項2の半導体装置において、前記送信回路は前記送信クロック信号とデータの送信タイミングが個別に調整可能にされる。さらにきめ細かいタイミング調整が可能になる。   [3] In the semiconductor device of [2], the transmission circuit can individually adjust transmission timings of the transmission clock signal and data. In addition, finer timing adjustment is possible.

〔4〕項1の半導体装置において、前記制御回路は例えばプロセッサユニットであり、前記プロセッサユニットは、前記送信回路から送信する送信データを書き込み、前記受信回路で受信した受信データを読み込む。   [4] In the semiconductor device of [1], the control circuit is, for example, a processor unit, and the processor unit writes transmission data to be transmitted from the transmission circuit, and reads reception data received by the reception circuit.

〔5〕項4の半導体装置において、前記プロセッサユニットは、パワーオンリセットによる初期化動作において、並びに、通信エラー発生時に、前記タイミング調整を行う。プロセッサユニットが実行するソフトウェアによってタイミング調整の内容をプログラマブルに規定することができる。   [5] In the semiconductor device of [4], the processor unit performs the timing adjustment in an initialization operation by a power-on reset and when a communication error occurs. The contents of timing adjustment can be defined in a programmable manner by software executed by the processor unit.

〔6〕項1の半導体装置において、送信データとこれに対応する期待値データとを順次生成するパターンジェネレータと、パターンジェネレータから発生された送信データの送信に応答して返された受信データと対応する期待値でデータとの一致を判定してその結果を蓄える判定回路と更に有する。タイミング調整を容易に行うことができ、プロセッサユニットの負担軽減にもなる。   [6] In the semiconductor device according to item 1, a pattern generator that sequentially generates transmission data and expected value data corresponding thereto, and reception data returned in response to transmission of transmission data generated from the pattern generator And a determination circuit for determining whether the data matches the expected value and storing the result. Timing adjustment can be easily performed, and the burden on the processor unit can be reduced.

〔7〕項6の半導体装置において、前記判定回路は不一致の判定結果の回数を蓄える。受信データに対してECC(エラー・チェック・アンド・コレクト)機能を利用できる環境などを考慮したとき、それによるエラー訂正能力との関係でタイミング調整に要否を判定することが可能になる。ECC等のエラー訂正機能を考慮しない場合又は利用できない場合は、不一致回数が0以外であれば当然タイミング調整が必要と判定されるであろう。   [7] In the semiconductor device of [6], the determination circuit stores the number of mismatch determination results. When an environment where an ECC (Error Checking and Correcting) function can be used for received data is taken into consideration, it becomes possible to determine whether timing adjustment is necessary in relation to the error correction capability. If an error correction function such as ECC is not considered or cannot be used, if the number of mismatches is other than 0, it will be determined that the timing adjustment is necessary.

〔8〕項6の半導体装置において、前記制御回路は、前記判定回路に蓄えられた判定結果を読出し可能なプロセッサユニットである。プロセッサユニットが実行するソフトウェアによって判定動作の内容をプログラマブルに規定することができる。   [8] In the semiconductor device of [6], the control circuit is a processor unit capable of reading a determination result stored in the determination circuit. The contents of the determination operation can be defined in a programmable manner by software executed by the processor unit.

〔9〕項7の半導体装置において、前記プロセッサユニットは、パワーオンリセットによる初期化動作において、並びに、通信エラー発生時に、前記タイミング調整を行う。プロセッサユニットが実行するソフトウェアによってタイミング調整の内容をプログラマブルに規定することができる。   [9] In the semiconductor device of [7], the processor unit performs the timing adjustment in an initialization operation by a power-on reset and when a communication error occurs. The contents of timing adjustment can be defined in a programmable manner by software executed by the processor unit.

〔10〕項1の半導体装置において、前記一対の半導体集積回路の内の一方だけが前記送信回路、受信回路及び制御回路を有し、前記一対の半導体集積回路の他方は前記一方の半導体集積回路の送信回路からのデータの受信と前記一方の半導体集積回路の前記受信回路へのデータの送信とを行う無線通信インタフェース回路を有する。他方の半導体集積回路は例えばメモリデバイスのようなバススレーブデバイスである。   [10] In the semiconductor device of [1], only one of the pair of semiconductor integrated circuits has the transmitting circuit, the receiving circuit, and the control circuit, and the other of the pair of semiconductor integrated circuits is the one semiconductor integrated circuit. A wireless communication interface circuit for receiving data from the transmitting circuit and transmitting data to the receiving circuit of the one semiconductor integrated circuit. The other semiconductor integrated circuit is a bus slave device such as a memory device.

〔11〕項10の半導体装置において、前記無線通信インタフェース回路は、受信したデータをそのまま送信するダイレクト返信パスを選択的に形成可能なセレクタを有する。タイミング調整に当たり他方の半導体集積回路は無線通信インタフェース回路に接続する内部回路の特別な動作を要しない。   [11] In the semiconductor device of item 10, the wireless communication interface circuit includes a selector capable of selectively forming a direct reply path for transmitting the received data as it is. In adjusting the timing, the other semiconductor integrated circuit does not require any special operation of the internal circuit connected to the wireless communication interface circuit.

〔12〕項2の半導体装置において、前記一対の半導体集積回路のそれぞれが前記送信回路、受信回路及び制御回路を有する。双方の半導体集積回路は例えばマイクロコンピュータ等のバスマスタデバイスである。   [12] In the semiconductor device of [2], each of the pair of semiconductor integrated circuits includes the transmission circuit, the reception circuit, and the control circuit. Both semiconductor integrated circuits are bus master devices such as a microcomputer.

〔13〕項12の半導体装置において、前記一対の半導体集積回路のそれぞれは、前記受信回路で受信したデータをそのまま前記送信回路で送信するダイレクト返信パスを選択的に形成可能なスイッチ回路を更に有する。タイミング調整に当たり調整の相手方の半導体集積回路は送信回路及び受信回路に接続する内部回路の特別な動作を要しない。   [13] In the semiconductor device of item 12, each of the pair of semiconductor integrated circuits further includes a switch circuit capable of selectively forming a direct reply path for transmitting the data received by the receiving circuit as it is by the transmitting circuit. . When adjusting the timing, the semiconductor integrated circuit of the other party of the adjustment does not require any special operation of the internal circuit connected to the transmission circuit and the reception circuit.

〔14〕本発明の別の観点による半導体装置は、積層され相互に無線通信が可能な一対の半導体集積回路を含み、前記半導体集積回路は、送信タイミングを規定するクロック信号と共に送信データを無線により送信し且つ無線による送信タイミングが調整可能にされる送信回路と、無線により受信したクロック信号に同期してデータを受信すると共に無線による受信タイミングが調整可能にされる受信回路と、前記送信回路から送信したデータに応答して別の半導体集積回路から返されて前記受信回路で受信したデータの正否に基づき前記送信回路と受信回路のタイミング調整を行う制御回路とを有する。   [14] A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a pair of semiconductor integrated circuits that are stacked and capable of wireless communication with each other, and the semiconductor integrated circuit wirelessly transmits transmission data together with a clock signal that defines transmission timing. A transmission circuit that can transmit and adjust transmission timing by radio; a reception circuit that receives data in synchronization with a clock signal received by radio and that can adjust reception timing by radio; and And a control circuit that adjusts the timing of the transmission circuit and the reception circuit based on the correctness of the data returned from another semiconductor integrated circuit in response to the transmitted data and received by the reception circuit.

〔15〕本発明の別の観点による半導体数積回路は、プロセッサユニットと、無線通信インタフェース回路とを有し、前記無線通信インタフェース回路は、送信データを無線により送信する共に書き換え可能に設定される制御データに基づいて無線による送信タイミングが調整可能にされる送信回路と、無線によりデータを受信すると共に書き換え可能に設定される制御データに基づいて無線による受信タイミングが調整可能にされる受信回路とを有する。前記プロセッサユニットは、前記送信回路から送信したデータに応答して外部から返されて前記受信回路で受信したデータの正否に基づき前記送信回路と受信回路のタイミング調整を行う。   [15] A semiconductor product circuit according to another aspect of the present invention includes a processor unit and a wireless communication interface circuit, and the wireless communication interface circuit is set to transmit transmission data wirelessly and to be rewritable. A transmission circuit capable of adjusting the wireless transmission timing based on the control data, and a reception circuit capable of adjusting the wireless reception timing based on the control data set to be rewritable while receiving the data wirelessly Have The processor unit adjusts the timing of the transmission circuit and the reception circuit based on whether the data returned from the outside in response to the data transmitted from the transmission circuit and received by the reception circuit is correct.

〔16〕項15の半導体集積回路において、前記送信回路は、送信クロック信号と共に当該クロック信号に同期してデータを送信し、可変遅延回路に設定される制御データの値に従って、前記送信クロック信号及びデータの送信タイミングが調整される。前記受信回路は、クロック信号を受信すると共に受信したクロック信号に同期してデータを受信し、可変遅延回路に設定される制御データの値に従って受信クロックによるデータ受信タイミングが調整される。   [16] In the semiconductor integrated circuit of item 15, the transmission circuit transmits data in synchronization with the clock signal together with the transmission clock signal, and the transmission clock signal and the transmission clock signal according to the value of the control data set in the variable delay circuit Data transmission timing is adjusted. The receiving circuit receives the clock signal, receives data in synchronization with the received clock signal, and adjusts the data reception timing by the receiving clock according to the value of the control data set in the variable delay circuit.

2.実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
2. Details of Embodiments Embodiments will be further described in detail. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments for carrying out the invention, and the repetitive description thereof will be omitted.

図2には本発明に係る半導体装置の概観が概略的に例示される。配線基板としてのパッケージボード(PKG)2の上部に、2個の半導体集積回路(LSI1,LSI2)3,4が積層され、図示を省略するレジンで封止されて半導体装置1が構成される。パッケージボードの裏面には外部接続端子として例えば半田ボールのアレイが形成されている。半導体集積回路3は無線通信用のインタフェース回路として送信回路(IDTX)5と受信回路(IDRX)6を有し、半導体集積回路4は無線通信用のインタフェース回路として送信回路(IDTX)7と受信回路(IDRX)8を有する。受信回路8は送信回路5が送信するデータとクロック信号を受信する。受信回路6は送信回路7が出力するデータとクロック信号を受信する。   FIG. 2 schematically illustrates an overview of a semiconductor device according to the present invention. Two semiconductor integrated circuits (LSI 1 and LSI 2) 3 and 4 are stacked on top of a package board (PKG) 2 as a wiring board, and sealed with a resin (not shown) to constitute a semiconductor device 1. For example, an array of solder balls is formed on the back surface of the package board as external connection terminals. The semiconductor integrated circuit 3 includes a transmission circuit (IDTX) 5 and a reception circuit (IDRX) 6 as an interface circuit for wireless communication. The semiconductor integrated circuit 4 includes a transmission circuit (IDTX) 7 and a reception circuit as an interface circuit for wireless communication. (IDRX) 8 is included. The receiving circuit 8 receives data and a clock signal transmitted from the transmitting circuit 5. The reception circuit 6 receives data and a clock signal output from the transmission circuit 7.

図1には半導体装置のブロックダイヤグラムが例示される。半導体集積回路3において10はCPU(中央処理装置)等のプロセッシングユニット(PU)であり、複数個配置されている。11は送信回路5と受信回路6を制御して半導体集積回路4との間の無線通信を制御するための制御回路(3DC)であり、制御回路11には送信回路5と受信回路6が接続される。12は周辺回路(PHR)でありその他の周辺回路を総称する。13はパッケージ2の外部接続端子を介してシステムボード上に表面実装された他のデバイスとの通信を行うためのインタフェース回路(2DC)である。インタフェース回路13、周辺回路12、制御回路11及びプロセッシングユニット10はオンチップのインタコネクト回路(ONCIC)15に接続され、これを介して相互に接続可能にされる。インタコネクト回路15は例えばスプリットトランザクションバスとルータにより構成され、イニシエータからのリクエストパケットがターゲットに転送され、ターゲットは必要に応じてレスポンスパケットを転送元のイニシエータに返すという、データ転送プロトコルによるバス制御を行う。16は半導体集積回路の内部同期動作用のクロック信号を生成するPLL(フェーズ・ロックド・ループ)回路である。図では、PLL回路16から制御回路11、送信回路5及び受信回路6に出力される内部クロック信号CK3Dが例示される。   FIG. 1 illustrates a block diagram of a semiconductor device. In the semiconductor integrated circuit 3, reference numeral 10 denotes a processing unit (PU) such as a CPU (central processing unit), and a plurality of processing units (PU) are arranged. Reference numeral 11 denotes a control circuit (3DC) for controlling the wireless communication between the semiconductor integrated circuit 4 by controlling the transmission circuit 5 and the reception circuit 6, and the transmission circuit 5 and the reception circuit 6 are connected to the control circuit 11. Is done. Reference numeral 12 denotes a peripheral circuit (PHR), which is a generic term for other peripheral circuits. Reference numeral 13 denotes an interface circuit (2DC) for communicating with other devices mounted on the surface of the system board via the external connection terminals of the package 2. The interface circuit 13, the peripheral circuit 12, the control circuit 11, and the processing unit 10 are connected to an on-chip interconnect circuit (ONCIC) 15, and can be connected to each other through this. The interconnect circuit 15 is composed of, for example, a split transaction bus and a router, and a request packet from the initiator is transferred to the target, and the target returns a response packet to the initiator of the transfer as necessary, and performs bus control by a data transfer protocol. Do. Reference numeral 16 denotes a PLL (Phase Locked Loop) circuit that generates a clock signal for internal synchronous operation of the semiconductor integrated circuit. In the figure, an internal clock signal CK3D output from the PLL circuit 16 to the control circuit 11, the transmission circuit 5, and the reception circuit 6 is illustrated.

半導体集積回路4は例えばメモリデバイスである。17は送信回路7と受信回路8を制御して半導体集積回路3との無線通信を制御する制御回路(3DC)である。18は処理回路(FUNCC)であり、例えばメモリアレイやメモリ制御回路を備えたメモリ部である。送信回路7及び受信回路8は後述する無線通信のためのタイミング調整機能を備えていない。このタイミング調整機能は半導体集積回路3の送信回路5、受信回路6及び制御回路11等によって実現される。   The semiconductor integrated circuit 4 is a memory device, for example. Reference numeral 17 denotes a control circuit (3DC) that controls the wireless communication with the semiconductor integrated circuit 3 by controlling the transmission circuit 7 and the reception circuit 8. Reference numeral 18 denotes a processing circuit (FUNCC), for example, a memory unit including a memory array and a memory control circuit. The transmission circuit 7 and the reception circuit 8 do not have a timing adjustment function for wireless communication, which will be described later. This timing adjustment function is realized by the transmission circuit 5, the reception circuit 6, the control circuit 11 and the like of the semiconductor integrated circuit 3.

無線通信の方式としては、磁気誘導結合を用いた方式や、電界容量結合を用いる方式などがあるが、ここでは、コイルを用いた磁気誘導結合方式を選択している。送信側のコイルに図6のITXWのような山形の波形の入力電流を与えることで、受信側のコイルにはVRXWのような受信電圧が得られる。この受信電圧のタイミングに同期させて受信データを取得することで通信が可能となる。図6の例においては、VRXWの値をクロック信号CLKの立ち上がりエッジのタイミングで取得する。そのためクロック信号CLKの立ち上がりエッジタイミングは、VRXWに情報が現れる期間SWDに調整されていることが必要とされる。以下、そのようなタイミング調整機能について説明する。   As a wireless communication system, there are a system using magnetic inductive coupling and a system using electric field capacitive coupling. Here, a magnetic inductive coupling system using a coil is selected. A receiving voltage such as VRXW can be obtained in the coil on the receiving side by applying an input current having an angled waveform such as ITXW in FIG. 6 to the coil on the transmitting side. Communication is possible by acquiring reception data in synchronization with the timing of the reception voltage. In the example of FIG. 6, the value of VRXW is acquired at the timing of the rising edge of the clock signal CLK. For this reason, the rising edge timing of the clock signal CLK needs to be adjusted to a period SWD in which information appears in VRXW. Hereinafter, such a timing adjustment function will be described.

前記制御回路11は、インタコネクタ15からのアクセスを受け付け、また、インタコネクタ15へデータを送信するためのターゲットポート(TGPT)20を有する。ターゲットポート20には記憶回路(DLCR)21、パターン発生回路(PTGEN)22、エラー判定回路(ERRCT)23、セレクタ(SEL1)及びエラー検出回路(EDC)25が接続される。記憶回路21は送受信タイミングを調整するための制御データ等を保有する。制御データは所定のプロセッサユニット10からターゲットポート20を介して書き込まれる。セレクタ24はパターン発生回路22から出力される送信データ又はインタコネクタ15からターゲットポートに転送された送信データを選択する。パターン発生回路22は通信状況を確認するためのテストパターンを発生するための回路である。エラー判定回路23はパターン発生回路22で生成された送信データに応答して半導体集積回路4から返された受信データとパターン発生回路22で生成された期待値データとを比較してエラーが発生しているかどうかを判定し、そのエラー判定回数を蓄積する回路である。蓄積されたエラー判定回数はターゲットポート20を介して所定のプロセッサユニット10によりリード可能にされる。前記パターン発生回路22とエラー判定回路23は通信状況を確認するのにプロセッサユニット10の負担を低減するために設けられた回路である。前記パターン発生回路22及びエラー判定回路23を用いずに通信状況を判定する場合、そのための送信データは所定のプロセッサユニット10からターゲットポート20に供給され、それに応答して半導体集積回路4から返された受信データ若しくは必要な応答がないことはエラー検出回路25でチェックされて、当該所定のプロセッサユニット10に返される。エラー検出回路25が無くても、必要な応答のないことは一定期間にターゲットポートから前記所定のプロセッサユニットにレスポンスの無いことによって判別することができる。レスポンスがあったときは当該所定のプロセッサユニット10は送信データに対応して返された受信データが期待値通りであるか否かを判別することによって通信状況を判定することもできる。   The control circuit 11 has a target port (TGPT) 20 for receiving access from the interconnector 15 and transmitting data to the interconnector 15. A memory circuit (DLCR) 21, a pattern generation circuit (PTGEN) 22, an error determination circuit (ERRCT) 23, a selector (SEL 1), and an error detection circuit (EDC) 25 are connected to the target port 20. The memory circuit 21 holds control data for adjusting transmission / reception timing. Control data is written from a predetermined processor unit 10 via a target port 20. The selector 24 selects transmission data output from the pattern generation circuit 22 or transmission data transferred from the interconnector 15 to the target port. The pattern generation circuit 22 is a circuit for generating a test pattern for confirming the communication status. The error determination circuit 23 compares the reception data returned from the semiconductor integrated circuit 4 in response to the transmission data generated by the pattern generation circuit 22 and the expected value data generated by the pattern generation circuit 22 to generate an error. It is a circuit that determines whether or not there is an error and accumulates the number of error determinations. The accumulated error determination count can be read by a predetermined processor unit 10 via the target port 20. The pattern generation circuit 22 and the error determination circuit 23 are circuits provided to reduce the burden on the processor unit 10 to confirm the communication status. When determining the communication status without using the pattern generation circuit 22 and the error determination circuit 23, transmission data for that purpose is supplied from the predetermined processor unit 10 to the target port 20 and returned from the semiconductor integrated circuit 4 in response thereto. The received data or the absence of a necessary response is checked by the error detection circuit 25 and returned to the predetermined processor unit 10. Even without the error detection circuit 25, the absence of a required response can be determined by the absence of a response from the target port to the predetermined processor unit over a certain period. When there is a response, the predetermined processor unit 10 can determine the communication state by determining whether or not the received data returned corresponding to the transmission data is as expected.

送信回路5は、クロック送信用の無線通信アンテナ30を駆動するための送信ドライバ(IDTXC)31と、データ送信用の無線通信アンテナ32を駆動するための送信ドライバ(IDTXD)33を備える。送信ドライバ31には、記憶回路21の制御データによって指定された量の遅延をクロック信号CK3Dに与えてクロック送信ドライバ31に出力する可変遅延回路(XTDLC)34が接続される。クロック送信ドライバ31は可変遅延回路34から出力される遅延クロック信号を送信信号としてアンテナ30を駆動する。前記送信ドライバ33には、記憶回路21の制御データによって指定された量の遅延をクロック信号CK3Dに与えてデータ送信ドライバ33に出力する可変遅延回路(TXDLD)35が接続される。データ送信ドライバ33は可変遅延回路35から出力される遅延クロック信号の立ち上がりエッジに同期してデータレジスタ(FF)36の送信データに従ってアンテナ30を駆動する。駆動形態は図6に示される通りである。図6のCLKが可変遅延回路35から出力される遅延クロック信号に対応される。したがって、図6の波形ITXWで示されるデータ送信タイミングと波形CLKで示されるクロック送信タイミングは可変遅延回路34,35に設定される制御データによってプログラマブルに調整可能にされる。その調整内容は、所定のプロセッサユニット10が実行するプログラムに従って決まる。レジスタ36はセレクタ24から出力されるデータをクロック信号CK3Dに同期してラッチする。このラッチタイミングは前記可変遅延回路35から出力される遅延クロック信号に同期されても良い。ここではPLL回路16から出力されるクロック信号CK3Dに同期させる。制御回路11がクロック信号CK3Dに同期動作されるので、制御回路11とインタフェースされる初段ラッチ回路(レジスタ36)のラッチクロックもそれと同一クロックにした方が、制御回路11と送信回路5とを別々に設計する場合に送信データのインタフェースタイミングの設計が簡単になるからである。   The transmission circuit 5 includes a transmission driver (IDTXC) 31 for driving the wireless communication antenna 30 for clock transmission and a transmission driver (IDTXD) 33 for driving the wireless communication antenna 32 for data transmission. Connected to the transmission driver 31 is a variable delay circuit (XTDLC) 34 that provides the clock signal CK3D with an amount of delay specified by the control data of the storage circuit 21 and outputs the same to the clock transmission driver 31. The clock transmission driver 31 drives the antenna 30 using the delayed clock signal output from the variable delay circuit 34 as a transmission signal. Connected to the transmission driver 33 is a variable delay circuit (TXDLD) 35 that provides the clock signal CK3D with an amount of delay specified by the control data of the storage circuit 21 and outputs it to the data transmission driver 33. The data transmission driver 33 drives the antenna 30 according to the transmission data of the data register (FF) 36 in synchronization with the rising edge of the delayed clock signal output from the variable delay circuit 35. The driving form is as shown in FIG. 6 corresponds to the delayed clock signal output from the variable delay circuit 35. Therefore, the data transmission timing indicated by the waveform ITXW and the clock transmission timing indicated by the waveform CLK in FIG. 6 can be adjusted in a programmable manner by the control data set in the variable delay circuits 34 and 35. The content of the adjustment is determined according to a program executed by a predetermined processor unit 10. The register 36 latches data output from the selector 24 in synchronization with the clock signal CK3D. The latch timing may be synchronized with the delayed clock signal output from the variable delay circuit 35. Here, it is synchronized with the clock signal CK3D output from the PLL circuit 16. Since the control circuit 11 is operated in synchronization with the clock signal CK3D, the control circuit 11 and the transmission circuit 5 are separated if the latch clock of the first stage latch circuit (register 36) interfaced with the control circuit 11 is also set to the same clock. This is because the design of the interface timing of the transmission data is simplified when designing the transmission data.

受信回路6はクロック受信用の無線通信アンテナ40を駆動するための受信ドライバ41と、データ受信用の無線通信アンテナ42を駆動するための受信ドライバ42とを備える。受信ドライバ41で受信されたクロック信号は変遅延回路45に供給される。可変遅延回路45は、記憶回路21の制御データによって指定された量の遅延を、受信ドライバ41からのクロック信号に与えてデータ受信ドライバ43に出力する。データ受信ドライバ43は可変遅延回路45から出力される遅延クロック信号の立ち上がりエッジに同期してデータ受信を行い、受信データを受信データレジスタ46に供給する。したがって、図6の波形VRXWで示されるデータ受信タイミングと波形CLKで示されるクロックタイミングは可変遅延回路45に設定される制御データによってプログラマブルに調整可能にされる。その調整内容は、所定のプロセッサユニット10が実行するプログラムに従って決まる。データレジスタ46のラッチタイミングは上記と同様の理由によりクロック信号CK3Dに同期される。データレジスタ46のラッチデータはエラー判定回路23又はエラー検出回路25に供給される。   The reception circuit 6 includes a reception driver 41 for driving the wireless communication antenna 40 for clock reception and a reception driver 42 for driving the wireless communication antenna 42 for data reception. The clock signal received by the reception driver 41 is supplied to the variable delay circuit 45. The variable delay circuit 45 gives an amount of delay specified by the control data of the storage circuit 21 to the clock signal from the reception driver 41 and outputs it to the data reception driver 43. The data reception driver 43 receives data in synchronization with the rising edge of the delay clock signal output from the variable delay circuit 45 and supplies the reception data to the reception data register 46. Therefore, the data reception timing indicated by the waveform VRXW and the clock timing indicated by the waveform CLK in FIG. 6 can be adjusted in a programmable manner by the control data set in the variable delay circuit 45. The content of the adjustment is determined according to a program executed by a predetermined processor unit 10. The latch timing of the data register 46 is synchronized with the clock signal CK3D for the same reason as described above. The latch data of the data register 46 is supplied to the error determination circuit 23 or the error detection circuit 25.

図1の例では、半導体集積回路3が半導体集積回路4に対して通信を開始し、半導体集積回路4は送信された情報に基づき処理を行なってその結果を返信する。以下、通信を開始する半導体集積回路をマスタLSI3、マスタLSI3からの通信を受けて処理結果を返信する半導体集積回路4をスレーブLSI4とも称する。   In the example of FIG. 1, the semiconductor integrated circuit 3 starts communication with the semiconductor integrated circuit 4, and the semiconductor integrated circuit 4 performs processing based on the transmitted information and returns the result. Hereinafter, a semiconductor integrated circuit that starts communication is also referred to as a master LSI 3, and a semiconductor integrated circuit 4 that receives communication from the master LSI 3 and returns a processing result is also referred to as a slave LSI 4.

図3には半導体装置1の通信タイミングを調整するフローの一形態が例示される。この形態では、所定のプロセッサユニット10が通信状況確認パターンを発生することによって行う。マスタLSI3の所定のプロセッサユニット10はスレーブLSI4のメモリ部18に対して、例えば書き込み、読出しを行い、書き込み値と読出し値を比較して通信が正しく行われているかどうかを判断する。通信が正しく行われていない場合、所定のプロセッサユニット10はマスタLSI3の制御回路11内の記憶回路21の値を変更して送受信タイミングを変更し、書き込み、読出し、値の比較というフローを通信が成功するまで繰り返し行う。通信が正しく行われた場合、所定のプロセッサユニット10はメモリ部18に対する書き込み値を変化させながら一定回数だけ上記書き込み動作等を繰り返し行なう。一定回数エラーなく通信が成功した時点で調整が完了する。   FIG. 3 illustrates an example of a flow for adjusting the communication timing of the semiconductor device 1. In this embodiment, the predetermined processor unit 10 generates a communication status confirmation pattern. The predetermined processor unit 10 of the master LSI 3 performs, for example, writing and reading with respect to the memory unit 18 of the slave LSI 4, and compares the written value with the read value to determine whether communication is being performed correctly. When communication is not performed correctly, the predetermined processor unit 10 changes the value of the storage circuit 21 in the control circuit 11 of the master LSI 3 to change the transmission / reception timing, and the communication is performed in the flow of writing, reading, and value comparison. Repeat until successful. When the communication is correctly performed, the predetermined processor unit 10 repeatedly performs the above-described write operation and the like a predetermined number of times while changing a write value to the memory unit 18. Adjustment is completed when communication succeeds without error for a certain number of times.

このタイミング調整は、通信を開始する前に行わなければならず、パワーオンリセットによる初期設定のとき、即ち電源投入後の初期設定時、あるいは、積層された半導体集積回路3,4の間の通信を開始する前の別のタイミングで行う。これにより、半導体集積回路の製造ばらつきなどによる通信エラーを防ぐことができる。また、動作途中において、通信エラーが発生した場合にも同様のタイミング調整を行うことで、動作温度の変化や電源電圧の変動などの使用条件の変化にも対応することができる。通信エラーは、リードデータなどのレスポンスが一定期間得られなかった場合、または、エラー検出回路25を用いてレスポンスデータにビット誤りが発生したことを検出した場合に発生する。通信エラーの判定は所定のプロセッサユニット10が直接、書き込みデータと読み出しデータを比較して行ってもよいことは言うまでもない。   This timing adjustment must be performed before communication is started. At the time of initial setting by power-on reset, that is, at the time of initial setting after power-on, or communication between stacked semiconductor integrated circuits 3 and 4 At another timing before starting. As a result, communication errors due to manufacturing variations of semiconductor integrated circuits can be prevented. Further, when a communication error occurs during the operation, the same timing adjustment is performed, so that it is possible to cope with a change in usage conditions such as a change in operating temperature and a change in power supply voltage. A communication error occurs when a response such as read data is not obtained for a certain period, or when a bit error is detected in the response data using the error detection circuit 25. Needless to say, the determination of the communication error may be performed by the predetermined processor unit 10 directly comparing the write data and the read data.

図4には半導体装置1の通信タイミングを調整するフローの別の形態が示される。ここでは通信状況の判定にセルフ判定モードが設定される。所定のプロセッサユニット10により制御回路11にセルフ判定モードが指定されると、パターン発生回路22とエラー判定回路23を用いた動作が可能にされる。即ち、マスタLSI3内の所定のプロセッサユニット10が通信エラーのカウントを開始することをエラー判定回路23に設定し、次に当該所定のプロセッサユニット10がパターン発生回路22に通信状況テストのためのパターン生成を指示する。これによってパターン発生回路22は通信パターンを生成し、その生成されたパターンによりマスタLSI3からスレーブLSI4に対してデータ送信が開始され、スレーブLSI4はそれに応答してメモリ部18から応答データをマスタLSI3に返す。この時、マスタLSI3のエラー判定回路23は受信した応答データとパターン発生回路22からの期待値データEXPとを比較し、エラー回数をカウントし、その結果を記憶する。一定期間後、前記所定のプロセッサユニット10はパターン発生回路22にパターン生成終了を指示し、エラー判定回路23にエラーカウント動作の終了を指示し、エラー判定回路23からエラーカウント値を読出し、エラーがあり通信が正しく行われていない場合、マスタLSI3の記憶回路21のデータデータを変更して送受信タイミングを変更して、同じ処理を繰り返す。通信が正しく行われるようになるまでその一連の処理が繰り返し行なわれる。このセルフ判定モードを用いることにより、タイミング調整のためにプロセッサユニット10の負担を軽減することができる。   FIG. 4 shows another form of a flow for adjusting the communication timing of the semiconductor device 1. Here, the self-determination mode is set for the determination of the communication status. When the self-determination mode is designated to the control circuit 11 by the predetermined processor unit 10, the operation using the pattern generation circuit 22 and the error determination circuit 23 is enabled. That is, it is set in the error determination circuit 23 that a predetermined processor unit 10 in the master LSI 3 starts counting communication errors, and then the predetermined processor unit 10 sends a pattern for a communication status test to the pattern generation circuit 22. Directs generation. As a result, the pattern generation circuit 22 generates a communication pattern, and data transmission is started from the master LSI 3 to the slave LSI 4 by the generated pattern. In response, the slave LSI 4 sends response data from the memory unit 18 to the master LSI 3. return. At this time, the error determination circuit 23 of the master LSI 3 compares the received response data with the expected value data EXP from the pattern generation circuit 22, counts the number of errors, and stores the result. After a certain period, the predetermined processor unit 10 instructs the pattern generation circuit 22 to end pattern generation, instructs the error determination circuit 23 to end the error count operation, reads the error count value from the error determination circuit 23, and an error is detected. If communication is not correctly performed, the data data of the storage circuit 21 of the master LSI 3 is changed to change the transmission / reception timing, and the same processing is repeated. The series of processing is repeated until communication is correctly performed. By using this self-determination mode, the burden on the processor unit 10 can be reduced for timing adjustment.

図5には別の半導体装置1の例が示される。図1との相違点はマスタデバイスとしての半導体集積回路3によるタイミング調整時にバススレーブデバイスとしての半導体集積回路4にダイレクト返信パスを選択可能にしたことである。ダイレクト返信パスは、破線で示されるように、タイミング調整動作において送信回路5から送信されたデータを受信回路8で受取ってこれを内部回路(記憶部)18に伝達することなく直接送信回路7から半導体集積回路3に戻す経路である。ダイレクト返信パスの選択はセレクタ(SEL2)50によって行われる。セレクタ50の選択データは記憶回路(TMDR)51が保持する。記憶部18はパワーオンリセット後の初期状態においてダイレクト返信パスを選択する状態にされる。通信タイミングの調整の後に、マスタデバイスとしての半導体集積回路3のプロセッサユニット10が記憶回路41の選択データを書換えることにより、記憶部18を用いたメモリ動作が可能になる。これにより、スレーブLSI4はマスタLSI3から受け取ったデータに対して、演算処理を行わずそのままマスタLSI3に送り返すことができるから、マスタLSI3は、送信したデータをそのまま受信することができ、タイミング調整用の通信回数を減らすことができ、効率的なタイミング調整が可能となる。例えば、図3において、書き込み値の読出し処理動作を省略することできる。また、スレーブLSI4の内部回路18を動作させないため、無線通信のインタフェース部分のみの検査ができるという利点もある。尚、図5の例ではエラー検出回路25は省略されている。   FIG. 5 shows another example of the semiconductor device 1. The difference from FIG. 1 is that the direct return path can be selected for the semiconductor integrated circuit 4 as the bus slave device when the timing is adjusted by the semiconductor integrated circuit 3 as the master device. In the direct reply path, as indicated by a broken line, the data transmitted from the transmission circuit 5 in the timing adjustment operation is received by the reception circuit 8 and is not transmitted to the internal circuit (storage unit) 18 from the direct transmission circuit 7. This is a path returning to the semiconductor integrated circuit 3. Selection of the direct reply path is performed by the selector (SEL2) 50. The selection data of the selector 50 is held in the memory circuit (TMDR) 51. The storage unit 18 is in a state of selecting the direct reply path in the initial state after the power-on reset. After the adjustment of the communication timing, the processor unit 10 of the semiconductor integrated circuit 3 as the master device rewrites the selection data of the storage circuit 41, whereby the memory operation using the storage unit 18 becomes possible. As a result, the slave LSI 4 can return the data received from the master LSI 3 to the master LSI 3 as it is without performing arithmetic processing, so that the master LSI 3 can receive the transmitted data as it is and adjust the timing. The number of communications can be reduced, and efficient timing adjustment is possible. For example, in FIG. 3, the read operation of the write value can be omitted. Further, since the internal circuit 18 of the slave LSI 4 is not operated, there is an advantage that only the interface portion of the wireless communication can be inspected. In the example of FIG. 5, the error detection circuit 25 is omitted.

以上説明した半導体装置によれば以下の作用効果を得ることができる。   According to the semiconductor device described above, the following operational effects can be obtained.

(1)一つの半導体集積回路3が有する制御回路11によって、他の半導体集積回路4との間の無線通信インタフェース回路7,8を経由して戻される無線通信ループにおける通信タイミングを調整することができる。双方の半導体集積回路3,4の受信側で別々にタイミング調整を行う場合に比べて回路規模の縮小を実現することが可能になる。   (1) The control circuit 11 included in one semiconductor integrated circuit 3 can adjust the communication timing in the wireless communication loop returned via the wireless communication interface circuits 7 and 8 with the other semiconductor integrated circuit 4. it can. The circuit scale can be reduced as compared with the case where the timing adjustment is separately performed on the receiving side of both the semiconductor integrated circuits 3 and 4.

(2)半導体集積回路3,4間の通信を開始するマスタデバイスとしての半導体集積回路3の中に通信タイミングを制御する回路群5,6,10,11を搭載している。通常、通信を開始するマスタデバイスとしての半導体集積回路には、プロセッシングユニットが搭載されており、ソフトウェアでのタイミング調整が可能である。このマスタデバイスである半導体集積回路3の通信相手である半導体集積回路4はメモリのようなスレーブデバイスとされる場合も多く、このようなスレーブデバイスにタイミング調整用の制御機能を搭載するのは適さない場合が多い。この点でも、マスタデバイスである半導体集積回路側でタイミング調整を行うことにより、スレーブデバイス側の負荷を最小にすることができる。   (2) Circuit groups 5, 6, 10, and 11 for controlling communication timing are mounted in the semiconductor integrated circuit 3 as a master device for starting communication between the semiconductor integrated circuits 3 and 4. Usually, a processing unit is mounted on a semiconductor integrated circuit as a master device that starts communication, and timing adjustment by software is possible. In many cases, the semiconductor integrated circuit 4 that is a communication partner of the semiconductor integrated circuit 3 that is the master device is a slave device such as a memory, and it is appropriate that such a slave device is equipped with a control function for timing adjustment. Often not. Also in this respect, the load on the slave device side can be minimized by adjusting the timing on the semiconductor integrated circuit side which is the master device.

(3)積層された半導体集積回路間の通信を無線通信で行う場合、無線通信開始より前には確立された通信経路がなく、スレーブデバイス側はタイミング調整の開始を知ることも困難である場合も想定される。この点でもマスタでバスである半導体集積回路側にタイミング調整機能を持つことで、そのような場合にも対応可能になる。   (3) When communication between stacked semiconductor integrated circuits is performed by wireless communication, there is no communication path established before the start of wireless communication, and it is difficult for the slave device side to know the start of timing adjustment. Is also envisaged. In this respect as well, such a case can be dealt with by having a timing adjustment function on the side of the semiconductor integrated circuit which is a master and a bus.

(4)送信クロック信号及び送信データの送信タイミング、受信クロックのタイミング及びデータ受信タイミングを調整可能であるから、個々の半導体集積回路3,4における製造バラツキ等にミスマッチがあっても、温度や電源電圧等の動作条件が変化しても、半導体集積回路間の近距離通信における通信タイミングを高精度に調整することができる。   (4) Since the transmission timing of the transmission clock signal and transmission data, the timing of the reception clock, and the data reception timing can be adjusted, even if there is a mismatch in manufacturing variations in the individual semiconductor integrated circuits 3 and 4, the temperature and power supply Even when operating conditions such as voltage change, communication timing in short-range communication between semiconductor integrated circuits can be adjusted with high accuracy.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.

例えば、積層される半導体集積回路の組合せは、マスタデバイスとスレーブデバイスの組合せに限定されない。マイクロコンピュータとアクセラレータの組合せ、或いは複数のマイクロコンピュータの組合せであっても良い。そのような組合せの場合に双方の半導体集積回路がそれぞれタイミング調整機能を備えてもよい。その場合に、図5で説明したダイレクト返信パスはマスタデバイスとしての半導体集積回路が備えてもよい。例えば図1のデータレジスタ46からデータレジスタ35に至る経路にセレクタを設けて実現すればよい。また、スレーブデバイスはメモリに限定されずその他のデバイスであってもよい。また積層される半導体集積回路の数は2個に限定されず、3個以上であってもよい。半導体集積回路は個別にパッケージされていても或いはベアチップであってもよい。半導体集積回路のバスはスプリットトランザクションバスに限らずバスリクエストに対するバスアクノレッジによってバス3を占有させるアービトレーション方式のバスであってもよい。無線通信方式は電界容量結合方式等の別の通信方式であってもよい。   For example, a combination of stacked semiconductor integrated circuits is not limited to a combination of a master device and a slave device. A combination of a microcomputer and an accelerator or a combination of a plurality of microcomputers may be used. In such a combination, both of the semiconductor integrated circuits may have a timing adjustment function. In that case, the direct reply path described in FIG. 5 may be provided in a semiconductor integrated circuit as a master device. For example, a selector may be provided in the path from the data register 46 to the data register 35 in FIG. Further, the slave device is not limited to the memory and may be other devices. Further, the number of stacked semiconductor integrated circuits is not limited to two and may be three or more. The semiconductor integrated circuit may be individually packaged or a bare chip. The bus of the semiconductor integrated circuit is not limited to the split transaction bus, but may be an arbitration type bus in which the bus 3 is occupied by a bus acknowledge for a bus request. The wireless communication method may be another communication method such as an electric field capacity coupling method.

図1は本発明に係る半導体装置を例示するブロックダイヤグラムである。FIG. 1 is a block diagram illustrating a semiconductor device according to the present invention. 図2は本発明に係る半導体装置の概観を概略的に例示する正面図である。FIG. 2 is a front view schematically illustrating an overview of a semiconductor device according to the present invention. 図3は図1の半導体装置の通信タイミングを調整するフローの一形態を例示するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a flow for adjusting the communication timing of the semiconductor device of FIG. 図4は半導体装置の通信タイミングを調整するフローの別の形態を例示するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating another form of a flow for adjusting the communication timing of the semiconductor device. 図5はタイミング調整時にバススレーブデバイスとしての半導体集積回路にダイレクト返信パスを選択可能にした半導体装置を例示するブロックダイヤグラムである。FIG. 5 is a block diagram illustrating a semiconductor device in which a direct reply path can be selected in a semiconductor integrated circuit as a bus slave device during timing adjustment. 図6はコイルを用いた磁気誘導結合方式における送受信信号波形とクロック信号との関係を例示する波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram illustrating the relationship between a transmission / reception signal waveform and a clock signal in a magnetic inductive coupling method using a coil.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体装置
2 パッケージボード(PKG)
3,4 半導体集積回路(LSI1,LSI2)
5 送信回路(IDTX)
6 受信回路(IDRX)
7 送信回路(IDTX)
8 受信回路(IDRX)
10 プロセッシングユニット(PU)
11 制御回路(3DC)
12 周辺回路(PHR)
15 インタコネクト回路(ONCIC)
16 PLL回路
18 処理回路
20 ターゲットポート(TGPT)
21 記憶回路(DLCR)
22 パターン発生回路(PTGEN)
23 エラー判定回路(ERRCT)
24 セレクタ(SEL1)
25 エラー検出回路(EDC)
30 クロック送信用の無線通信アンテナ
31 送信ドライバ(IDTXC)
32 データ送信用の無線通信アンテナ
33 送信ドライバ(IDTXD)
24 可変遅延回路(XTDLC)
35 可変遅延回路(TXDLD)
36 データレジスタ(FF)
40 クロック受信用の無線通信アンテナ
41 受信ドライバ
42 データ受信用の無線通信アンテナ
45 可変遅延回路
50 ダイレクト返信パスを選択するセレクタ(SEL2)
51 記憶回路(TMDR)
1 Semiconductor device 2 Package board (PKG)
3,4 Semiconductor integrated circuits (LSI1, LSI2)
5 Transmitter circuit (IDTX)
6 Receiver circuit (IDRX)
7 Transmitter circuit (IDTX)
8 Receiving circuit (IDRX)
10 Processing Unit (PU)
11 Control circuit (3DC)
12 Peripheral circuit (PHR)
15 Interconnect circuit (ONCIC)
16 PLL circuit 18 Processing circuit 20 Target port (TGPT)
21 Memory circuit (DLCR)
22 Pattern generation circuit (PTGEN)
23 Error judgment circuit (ERRCT)
24 Selector (SEL1)
25 Error detection circuit (EDC)
30 Wireless communication antenna for clock transmission 31 Transmission driver (IDTXC)
32 Wireless communication antenna for data transmission 33 Transmission driver (IDTXD)
24 Variable delay circuit (XTDLC)
35 Variable Delay Circuit (TXDLD)
36 Data register (FF)
40 radio communication antenna for clock reception 41 reception driver 42 radio communication antenna for data reception 45 variable delay circuit 50 selector (SEL2) for selecting a direct reply path
51 Memory circuit (TMDR)

Claims (16)

積層され相互に無線通信が可能な一対の第1半導体集積回路と第2半導体集積回路とを含む半導体装置であって、
前記第1半導体集積回路は、送信データを無線により前記第2半導体集積回路に送信すると共に書き換え可能な制御データに基づいて無線による送信タイミングが調整可能にされる第1送信回路と、無線によりデータを前記第2半導体集積回路から受信すると共に書き換え可能な制御データに基づいて無線による受信タイミングが調整可能にされる第1受信回路と、前記第1送信回路から前記第2半導体集積回路に送信したデータに応答して前記第2半導体集積回路が送信して前記第1受信回路で受信したデータと前記送信したデータとの比較結果に基づき前記第1送信回路と前記第1受信回路のタイミング調整を行う制御回路と、を有し、
前記第2半導体集積回路は、送信データを無線により前記第1半導体集積回路に送信すると共に無線による送信タイミングが固定されている第2送信回路と、無線によりデータを前記第1半導体集積回路から受信すると共に無線による受信タイミングが固定されている第2受信回路と、を有する、半導体装置。
A semiconductor device including a pair of first and second semiconductor integrated circuits that are stacked and capable of wireless communication with each other,
The first semiconductor integrated circuit includes a first transmission circuit for the transmission timing by the wireless based on rewritable control data and transmits the transmission data to the second semiconductor integrated circuit by radio is adjustable, data wirelessly a first reception circuit reception timing by the radio is in adjustable based on the rewritable control data while receiving from the second semiconductor integrated circuit, and transmitted from the first transmitting circuit to the second semiconductor integrated circuit Timing adjustment of the first transmission circuit and the first reception circuit is performed based on a comparison result between the data transmitted by the second semiconductor integrated circuit in response to data and received by the first reception circuit and the transmitted data. A control circuit to perform ,
The second semiconductor integrated circuit wirelessly transmits transmission data to the first semiconductor integrated circuit and receives the data wirelessly from the first semiconductor integrated circuit, and the wireless transmission timing is fixed. And a second receiving circuit in which a wireless reception timing is fixed .
前記第1送信回路は、送信クロック信号と共に当該クロック信号に同期してデータを送信し、可変遅延回路に設定される制御データの値に従って、前記送信クロック信号及びデータの送信タイミングが調整され、
前記第1受信回路は、クロック信号を受信すると共に受信したクロック信号に同期してデータを受信し、可変遅延回路に設定される制御データの値に従って受信クロックによるデータ受信タイミングが調整される、請求項1記載の半導体装置。
The first transmission circuit transmits data in synchronization with the clock signal together with the transmission clock signal, and the transmission timing of the transmission clock signal and data is adjusted according to the value of control data set in the variable delay circuit,
The first reception circuit receives a clock signal, receives data in synchronization with the received clock signal, and adjusts a data reception timing by a reception clock according to a value of control data set in the variable delay circuit. Item 14. A semiconductor device according to Item 1.
前記第1送信回路において、前記送信クロック信号とデータの送信タイミングは個別に調整可能にされる、請求項2記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2, wherein in the first transmission circuit, the transmission timing of the transmission clock signal and data can be individually adjusted. 前記制御回路はプロセッサユニットであり、前記プロセッサユニットは、前記第1送信回路から送信する送信データを書き込み、前記第1受信回路で受信した受信データを読み込む、請求項1記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the control circuit is a processor unit, and the processor unit writes transmission data to be transmitted from the first transmission circuit and reads reception data received by the first reception circuit. 前記プロセッサユニットは、パワーオンリセットによる初期化動作において、並びに、通信エラー発生時に、前記タイミング調整を行う、請求項4記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the processor unit performs the timing adjustment in an initialization operation by a power-on reset and when a communication error occurs. 送信データとこれに対応する期待値データとを順次生成するパターンジェネレータと、パターンジェネレータから発生された送信データの送信に応答して返された受信データと対応する期待値でデータとの一致を判定してその結果を蓄える判定回路と更に有する、請求項1記載の半導体装置。   A pattern generator that sequentially generates transmission data and corresponding expected value data, and a match between the received data returned in response to transmission of the transmission data generated from the pattern generator and the expected value corresponding to the data. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a determination circuit for storing the result. 前記判定回路は不一致の判定結果の回数を蓄える、請求項6記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the determination circuit stores the number of mismatch determination results. 前記制御回路は、前記判定回路に蓄えられた判定結果を読出し可能なプロセッサユニットである、請求項6記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the control circuit is a processor unit capable of reading a determination result stored in the determination circuit. 前記プロセッサユニットは、パワーオンリセットによる初期化動作において、並びに、通信エラー発生時に、前記タイミング調整を行う、請求項8記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8 , wherein the processor unit performs the timing adjustment in an initialization operation by a power-on reset and when a communication error occurs. 前記第2半導体集積回路は、前記第2受信回路で受信した受信データが入力される内部回路と、前記内部回路から出力される内部データと前記受信データのいずれを前記第2送信回路から送信するかを選択可能なセレクタと、を有する、請求項1記載の半導体装置。 The second semiconductor integrated circuit transmits an internal circuit to which the reception data received by the second reception circuit is input, an internal data output from the internal circuit, or the reception data from the second transmission circuit. The semiconductor device according to claim 1 , further comprising a selector capable of selecting either of these . 前記第1半導体集積回路は、前記第1送信回路から前記第2半導体集積回路に送信したデータと前記第2半導体集積回路が送信して前記第1受信回路で受信したデータとを比較結果し、不一致の場合には前記第1送信回路の送信タイミングと前記第1受信回路の受信タイミングの少なくとも一方を調整し、前記送信と前記受信と前記比較とを前記比較結果が一致するまで繰り返す、請求項1記載の半導体装置。 The first semiconductor integrated circuit compares the data transmitted from the first transmitting circuit to the second semiconductor integrated circuit and the data transmitted by the second semiconductor integrated circuit and received by the first receiving circuit, In the case of mismatch, at least one of the transmission timing of the first transmission circuit and the reception timing of the first reception circuit is adjusted, and the transmission, the reception, and the comparison are repeated until the comparison result matches. 1. The semiconductor device according to 1 . 前記第1半導体集積回路は、前記比較結果が一致した場合、前記前記第1送信回路から前記第2半導体集積回路に送信するデータの値を変化させながら、前記比較結果が一致した回数が所定回数を超えるまで、前記送信と前記受信と前記比較とを繰り返す、請求項11記載の半導体装置。 When the comparison result matches, the first semiconductor integrated circuit changes the value of data transmitted from the first transmission circuit to the second semiconductor integrated circuit, and the number of times the comparison result matches is a predetermined number of times. The semiconductor device according to claim 11, wherein the transmission, the reception, and the comparison are repeated until the value exceeds . 前記第1半導体集積回路は、パワーオンリセットによる初期化動作において、並びに、通信エラー発生時に、前記タイミング調整を行う、請求項11記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11, wherein the first semiconductor integrated circuit performs the timing adjustment in an initialization operation by a power-on reset and when a communication error occurs . 積層され相互に無線通信が可能な一対の第1半導体集積回路と第2半導体集積回路とを含む半導体装置であって、  A semiconductor device including a pair of first and second semiconductor integrated circuits that are stacked and capable of wireless communication with each other,
前記第1半導体集積回路は、プロセッサユニットと、無線通信インタフェース回路とを有する半導体集積回路であって、  The first semiconductor integrated circuit is a semiconductor integrated circuit having a processor unit and a wireless communication interface circuit,
前記無線通信インタフェース回路は、送信データを無線により送信する共に書き換え可能に設定される制御データに基づいて無線による送信タイミングが調整可能にされる第1送信回路と、無線によりデータを受信すると共に書き換え可能に設定される制御データに基づいて無線による受信タイミングが調整可能にされる第1受信回路とを有し、  The wireless communication interface circuit is configured to receive and rewrite data wirelessly with a first transmission circuit that allows wireless transmission timing to be adjusted based on control data that is set to be rewritable while transmitting transmission data wirelessly. A first receiving circuit capable of adjusting a wireless reception timing based on control data set to be possible,
前記プロセッサユニットは、前記第1送信回路から送信したデータに応答して外部から返されて前記第1受信回路で受信したデータの正否に基づき前記第1送信回路と第1受信回路のタイミング調整を行い、  The processor unit adjusts the timing of the first transmission circuit and the first reception circuit based on whether the data received from the first reception circuit is returned from the outside in response to the data transmitted from the first transmission circuit. Done
前記第2半導体集積回路は、送信データを無線により前記第1半導体集積回路に送信すると共に無線による送信タイミングが固定されている第2送信回路と、無線によりデータを前記第1半導体集積回路から受信すると共に無線による受信タイミングが固定されている第2受信回路と、前記第2受信回路で受信したデータを書き込み、読み出したデータを前記第2送信回路を介して出力するメモリを有する、半導体装置。  The second semiconductor integrated circuit wirelessly transmits transmission data to the first semiconductor integrated circuit and receives the data wirelessly from the first semiconductor integrated circuit, and the wireless transmission timing is fixed. In addition, a semiconductor device includes: a second reception circuit in which a wireless reception timing is fixed; and a memory that writes data received by the second reception circuit and outputs the read data through the second transmission circuit.
前記送信回路は、送信クロック信号と共に当該クロック信号に同期してデータを送信し、可変遅延回路に設定される制御データの値に従って、前記送信クロック信号及びデータの送信タイミングが調整され、  The transmission circuit transmits data in synchronization with the clock signal together with the transmission clock signal, and the transmission timing of the transmission clock signal and data is adjusted according to the value of control data set in the variable delay circuit,
前記受信回路は、クロック信号を受信すると共に受信したクロック信号に同期してデータを受信し、可変遅延回路に設定される制御データの値に従って受信クロックによるデータ受信タイミングが調整される、請求項14記載の半導体装置。  15. The reception circuit receives a clock signal, receives data in synchronization with the received clock signal, and adjusts the data reception timing by the reception clock according to the value of control data set in the variable delay circuit. The semiconductor device described.
前記第1半導体集積回路は、前記第1送信回路から前記第2半導体集積回路に送信したデータと前記第2半導体集積回路が送信して前記第1受信回路で受信したデータとを比較結果し、不一致の場合には前記第1送信回路の送信タイミングと前記第1受信回路の受信タイミングの少なくとも一方を調整し、前記送信と前記受信と前記比較とを前記比較結果が一致するまで繰り返す、請求項15記載の半導体装置。 The first semiconductor integrated circuit compares the data transmitted from the first transmitting circuit to the second semiconductor integrated circuit and the data transmitted by the second semiconductor integrated circuit and received by the first receiving circuit, In the case of mismatch, at least one of the transmission timing of the first transmission circuit and the reception timing of the first reception circuit is adjusted, and the transmission, the reception, and the comparison are repeated until the comparison result matches. 15. The semiconductor device according to 15 .
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